Одним из перспективных направлений в развитии цифрового строительства является сегодня интеграция BIM и интернета вещей. О возможностях и трудностях нового технологического «альянса» рассказывает главный инженер по информационному моделированию Градостроительного института пространственного моделирования и развития «Гипрогор Проект» Сергей Якубов.
Если первые программные комплексы для моделирования зданий появились еще в конце 1970-х — начале 1980-х годов, то термин «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT) британский исследователь RFID-технологий Кевин Эштон впервые употребил лишь в 1999 году. Попытки интеграции двух технологий были предприняты около 5-6 лет назад, хотя на уровне идеи такие решения обсуждались достаточно давно.
Какие основные функции может выполнять BIM-модель с подключенным к ней модулем IoT? Их две: контроль и управление. Контроль предполагает, что собранные с помощью датчиков интернета вещей данные отображаются в BIM-модели, и пользователь может видеть всю картину целиком. При выполнении функции управления команда идет от BIM-модели к датчикам.
С помощью BIM-модели можно контролировать различные системы жизни города. Принцип работ единый. Существует некий датчик или контроллер, который снимает определенные параметры: датчик открытия дверей показывает, открыта ли дверь, датчик температуры дает информацию о температуре в помещении и т.д. У контроллеров есть координатная привязка к пространству XYZ: датчик открытия двери привязан к определенной двери, датчик температуры привязан к определенному помещению. В BIM-модели также есть эта координационная привязка, поэтому мы можем найти определенную дверь или определенное помещение.
Наглядный пример применения интернета вещей в BIM-моделировании — это управление параметрами микроклимата помещения. Датчики температуры и влажности к BIM-модели подключить проще всего. Практически в каждом здании есть свой тепловой пункт, который оснащен контроллерами. Диспетчер видит, какая температура и какое давление в каждом здании и может управлять этими параметрами дистанционно. Для организации управления в автоматическом режиме необходимо задать контроллеру программу, например, включить насос, если давление упало ниже определенной отметки.
Аналогичным образом можно автоматизировать освещение территории, когда система сама будет включать и выключать свет в соответствии заданными параметрами. Также при помощи информационной модели можно управлять насосами, поддерживая определенное давление или, если это теплообменники и трехходовые краны с приводами в тепловых пунктах жилых или общественных зданий, управлять еще и температурой.
В зданиях и сооружениях промышленного назначения свои датчики. Например, на всех трубопроводах перекачивающих станций есть манометры и термометры, показывающие давление и температуру трубопроводов. В нефтегазовой сфере очень часто применяется именно такая эксплуатационная BIM-модель. Кроме того, часто с помощью информационной модели управляют различными системами охранной и пожарной сигнализации. В адресных системах можно увидеть локацию, где сработала сигнализация.
Другой пример использования «умных» контроллеров в эксплуатации сооружений — системы мониторинга конструкций стадионов, которые представляют собой сеть датчиков, контролирующих техническое состояние объекта в режиме реального времени, и программного обеспечения, сопровождающего установленное на здании оборудование. В России такую систему впервые внедрили на Олимпийских объектах в Сочи, а позже масштабировали на стадионы FIFA-2018.
Есть примеры организации более сложных автоматизированных систем таких как регулирование сигнала светофора в привязке к движению трамваев — если нет трамвая, то трамвайная секция на светофоре не включается. Контроллер управления светофорами настроен на приближение трамвая и, когда он подъезжает, дает ему приоритет.
Следует заметить, что в российской практике пока мало примеров сложной интеграции, когда в рамках одной информационной модели собраны данные разных городских систем. Включение и выключение уличного освещения никак не связано с вывозом мусора, поэтому этими процессами управляют с помощью разных систем.
Создание цифровых двойников с большим количеством разных датчиков интернета вещей для нас — это задача будущего. А в мировой практике есть удачные кейсы. Самым масштабным на сегодня является проект по разработке информационной модели Сингапура Virtual Singapore. На трехмерной карте города-государства можно разглядеть не только здания и дороги, но даже двери, окна, скамейки в парке и фонарные столбы. С помощью цифрового двойника власти могут спрогнозировать, например, как строительство стадиона изменит ситуацию на дорогах, за счет того, что в информационную модель интегрировано большое количество различных датчиков и уровень автоматизации высокий.
Несмотря на успешный мировой опыт, интеграция BIM и IoT сегодня является сложным и дорогостоящим процессом. Этот процесс, на мой взгляд, необходимо упростить и стандартизировать, что откроет пути к более широкому применению данных технологий.
Сейчас на рынке нет универсальных, «коробочных» решений. Для интеграции BIM и IoT в рамках каждого проекта нужно задействовать программистов. Подключение датчиков к модели осуществляется с помощью отдельных платформ для диспетчеризации, таких как Autodesk Forge или Renga, которые распознают сигнал, пришедший с контроллера по любому из протоколов — Modbus, CAN, LONbus, RS-485 и др., и привязывают его к BIM-модели.
Когда появятся базовые решения, BIM-специалистам будет гораздо проще привязывать датчики интернет вещей к своим моделям. Условно говоря, как было со смартфонами. При появлении открытой платформы Android множество разработчиков начали создавать программы, и телефоны стали дешеветь. Так и здесь, как только инструментарий станет проще и дешевле, решения будет внедряться повсеместно.
Портал «Ради Дома PRO», от 23.06.2020
